邏輯綜合在整個IC設(shè)計流程RTL2GDS中的位置

根據(jù)摩爾定律的發(fā)展，晶體管的Poly的最小柵極長度已經(jīng)到達(dá)了1nm甚至更小，集成電路的規(guī)模越來越大，集成度越來越高。因而，設(shè)計者已經(jīng)無法像最原始的手動將HDL（Verilog/VHDL)等描述語言轉(zhuǎn)化為電路圖并描述元件間互聯(lián)來產(chǎn)生一個門級網(wǎng)表。所以各種用于ASIC設(shè)計的EDA工具(DC,Genus等)也應(yīng)運而生。

圖1 邏輯綜合在整個IC設(shè)計流程RTL2GDS之間的位置

在整個ASIC設(shè)計的流程中，需要前端設(shè)計工程師完成可實現(xiàn)功能的RTL代碼，最后到用于流片的GDSII則是包含芯片制造廠家的工藝信息，這中間邏輯綜合起到了很重要的橋接作用。綜合工具會根據(jù)我們使用的芯片廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫文件的信息，將HDL的RTL代碼轉(zhuǎn)化為帶工藝信息的門級電路網(wǎng)表（netlist），進行formal形式驗證，確保綜合過后與RTL階段功能邏輯一致后，綜合階段時序沒風(fēng)險后再交付給后端工程師來進行布局布線。

小編以S家的DC為例子分享一些在設(shè)計過程中需要進行的時鐘結(jié)構(gòu)分析（以經(jīng)典的reg2reg為例子），約束設(shè)置，邏輯綜合。

首先作為一個優(yōu)秀的邏輯綜合工程師，SDC約束/UPF/CPF約束是少不了寫的，尤其是對一些端口和Critical path，一個“干凈”的網(wǎng)表是后端的完美開局！約束包括環(huán)境約束和設(shè)計約束，設(shè)計約束又分 為時序約束和設(shè)計規(guī)則約束。整個綜合的過程，最關(guān)鍵的部分就是制定一個正確的約束，特別是時序約束。約束定義的好壞影響到綜合結(jié)果的優(yōu)劣。

圖2 Reg2Reg的經(jīng)典STA路徑

我們以對Clock的約束為例子， Clock latency通常指的就是從Clock pin(source)或IO pad中傳遞到sink點CP端的延遲，在綜合階段由于是未傳播的，因此Skew的值通常是前后兩級寄存器對應(yīng)的source到CP端的Cell Delay或單純Net delay計算的差值,并包含在uncertainty內(nèi)。

Clock_transiton的值要根據(jù)工藝來進行調(diào)整，通常在28nm以下的工藝，Clock_transition的值要取在對應(yīng)時鐘周期的十分之一內(nèi)，具體情況要根據(jù)lib內(nèi)的查找表來定。下面簡單寫下在SDC中對input clock—i_clk時需要注意的約束：

同時，異步復(fù)位信號造成網(wǎng)表內(nèi)的部分寄存器的Q—>rstn端發(fā)生setup Violation也是一個邏輯綜合工程師會經(jīng)常遇到的問題,這種異步的復(fù)位端時序檢查我們需要添加MutiCyle來進行檢查上的放松。MutiCyle的放松約束包括：同頻時鐘，快到慢，慢到快等等，不同情況MutiCyle的約束書寫也不盡相同：

介紹完綜合工程師需要掌握的部分重要約束的書寫，ICer們再跟著小編來看看邏輯綜合的每個階段，到底在干什么吧！

電路的綜合一般分為三個步驟，分別是轉(zhuǎn)化(Translation)、邏輯優(yōu)化(Logic Optimizaion)和映射(Mapping)。

轉(zhuǎn)化（Translation）：把描述RTL級的HDL語言(verilog），在約束下轉(zhuǎn)化成綜合工具內(nèi)部的統(tǒng)一用門級描述的電路(Generic Boolean Gates)，即HDL—>netlist

邏輯優(yōu)化（Logic Optimization）：把統(tǒng)一用門級描述的電路進行優(yōu)化，改善路徑和門。

映射（Mapping）：把優(yōu)化了的統(tǒng)一門級描述。以DC為例，DC使用工藝庫(lib庫）將電路映射出來，得到.ddc文件，該文件包含如映射的門電路信息與網(wǎng)表，.v格式的網(wǎng)表，延時信息（sdf）【sdf文件主要包括cell, net delay信息和cell的hold,setup,recover,removel等邊沿應(yīng)該滿足的要求等信息】，工作約束（sdc）【包含clk的信息，以及驅(qū)動，輸入輸出延時，最大最小延遲約束，特殊路徑等】等信息。.ddc中包含的網(wǎng)表是實際意義上的綜合過后的網(wǎng)表文件（類似PT中的session，innovus內(nèi)的enc)，.v的網(wǎng)表是用于進行后仿的文件。

在上面的過程中，約束對于綜合而言非常重要，如果不施加約束，綜合工具會產(chǎn)生非優(yōu)化（no-opt)的網(wǎng)表，無法滿足要求。綜合是約束驅(qū)動（Constraint driven）的，給定的約束是綜合的目標(biāo)，約束一般是在對整個系統(tǒng)進行時序分析得到的，綜合工具會對電路進行優(yōu)化以滿足約束的要求。綜合以時序路徑為基礎(chǔ)進行優(yōu)化。

綜合的具體過程

1. 準(zhǔn)備RTL代碼，經(jīng)過前端仿真后才能用于綜合；

2. 定義庫，設(shè)定好所需要用到的綜合庫等多種庫；

3. 讀入設(shè)計，綜合工具讀入RTL代碼并進行分析；

4. 定義設(shè)計環(huán)境，設(shè)定設(shè)計的工作環(huán)境、端口的驅(qū)動和負(fù)載、線負(fù)載模型等；

5. 設(shè)置設(shè)計約束(關(guān)鍵)，主要是定義時鐘和I/O的約束，約束要適當(dāng)，只有正確的約束才能得到正確的結(jié)果；

6. 設(shè)置綜合策略，top-down和bottom-up兩種策略（就是文件目錄順序不一樣），根據(jù)需求進行選擇；

7. 優(yōu)化設(shè)計，綜合工具可以根據(jù)約束對電路進行優(yōu)化，也可認(rèn)為加入命令改變優(yōu)化方法；

8. 分析和解決設(shè)計的問題，在設(shè)計綜合后，根據(jù)報告分析設(shè)計中出現(xiàn)的問題，并修訂問題；

9. 保存設(shè)計數(shù)據(jù)，綜合結(jié)束后，保存各種數(shù)據(jù)以供后續(xù)布局布線使用（需先通過formal驗證）

好了，今天這期的邏輯綜合內(nèi)容小編就介紹到這里了，下期小編將會以一個帶載入UPF流程的Genus的SYN Flow為切入點，進行實戰(zhàn)中的綜合Flow的解析！

審核編輯：劉清